Técnicas de layout e de distribuição de componentes em uma placa podem reduzir em muita a EMI gerada por circuitos. No entanto, quando mesmo essas técnicas não reduzem a EMI aos níveis desejados, componentes apropriados deverão ser usados. Uma família importante de componentes empregados na redução da EMI é aquela representada pelos tipos que se baseiam no magnetismo, ou seja, pelos componentes indutivos ou magnéticos.
Newton C. Braga
Em artigo anterior, nesta mesma Revista, mostramos como os procedimentos apropriados de disposição de trilhas, componentes e circuitos numa placa de circuito impresso podem ajudar a reduzir de forma acentuada os problemas de EMI (Interferência Eletromagnética). No entanto, nem sempre é possível reduzir os problemas aos níveis aceitáveis somente com esses procedimentos, caso em que componentes adicionais deverão ser empregados.
Em especial destacamse os componentes indutivos, ou seja, aqueles baseados em bobinas e núcleos de ferrite que, pelas suas propriedades, podem cortar ou desviar sinais de frequências que não devam ser irradiadas ou não devam passar para uma linha de alimentação. Os componentes indutivos usados com a finalidade de se reduzir a EMI podem ser classificados em quatro grandes grupos de que trataremos a seguir.
Inutores
Dos componentes indutivos, os choques ou indutores são os mais utilizados. Esses componentes podem ser usados tanto como elementos de filtros quanto no armazenamento de energia, conforme mostra a figura 1.
Quando o problema é interferência irradiada, os indutores mais eficientes são os do tipo toroidal, veja a figura 2.
Uma característica importante deste tipo de componente é que, pela sua construção ele é menos sensível à interferência que pode ser induzida pela presença de componentes próximos. De fato, se houver indução, o toroide faz com que as tensões induzidas tenham a mesma intensidade, mas fases opostas, cancelando-se, portanto.
Choques em modo comum e diferencial
Os choques em modo comum e diferencias são empregados para eliminar ruídos que se propagam através de um par de condutores. Ruído em modo comum, conforme já vimos em artigo publicado nesta revista, é aquele que aparece nos dois condutores de uma linha, conforme ilustra a figura 3.
Os choques para rejeição de sinais em modo comum devem ser colocados os mais próximos quanto seja possível tanto do receptor quanto do transmissor. Também podem ser colocados na entrada de sinal na própria placa de circuito impresso. Escolhendo um choque apropriado, é possível, inclusive, fazer o casamento de impedâncias entre a linha de sinal e o circuito.
Trasnformadores
Os transformadores têm como principal vantagem nos circuitos onde são usados o fato de proporcionarem isolamento entre a linha de sinal e o circuito de processamento desse sinal, conforme sugere a figura 4.
Outra vantagem está na eliminação das diferenças entre os potenciais de terra que poderão existir entre o circuito transmissor e o circuito receptor do sinal. Um ponto importante em que a imunidade ao ruído se faz necessária, são os circuitos de excitação de tiristores. Além de proporcionar um isolamento entre o circuito de potência e o circuito de controle, normalmente baseado em lógica com microcontroladores ou microprocessadores, quando operando com pulsos, ele proverá uma imunidade muito maior para componentes como IGBTs, dada suas capacitâncias algo elevadas de entrada.
Ferrite beads
Os anéis de ferrite para montagem em superfície (SMD) ou chips de ferrite, como também são chamados, são usados para eliminar a RF que pode estar presente em linhas de sinais ou alimentação de placas de circuito impresso, observe a figura 5.
Os anéis de ferrite na forma de chips SMD se comportam como dispositivos de alta impedância para os sinais de RF, mas apresentam uma baixíssima resistência para a corrente contínua e sinais de baixas frequências. Esses componentes são especificados normalmente para a impedância que apresentam em uma frequência de 100 MHz. Assim, dependendo da aplicação, será necessário que o projetista analise os gráficos de comportamento dos componentes visados para verificar como eles se comportam na frequência dos sinais que devem passar ou que devem ser rejeitados.
Como selecionar componentes para evitar EMI
Antes de escolher quais componentes usar e de que forma, é preciso identificar os locais do circuito onde o ruído deve ser eliminado. Existem áreas dos circuitos que podem atuar como antenas irradiando os ruídos, assim como outras áreas que podem atuar como antenas recebendo os ruídos. Então, o projetista deve fazer um estudo do melhor local para posicionar o componente que irá eliminar um possível sinal que esteja sendo transmitido ou captado indevidamente. Nos circuitos onde uma pequena atenuação é desejada, os componentes indutivos apenas já podem proporcionar os resultados desejados. No entanto, nos circuitos mais complexos de alta velocidade, poderá ser necessário combinar componente indutivos com capacitivos, formando assim filtros. Filtros LC e LCR, veja a figura 6, devem ser considerados.
Um ponto importante a ser considerado na escolha dos componentes para o filtro é a estabilidade do terra do circuito. Para os sistemas estáveis, os componentes capacitivos já podem levar aos resultados esperados. Todavia, para terras instáveis, componentes indutivos de alta impedância são os recomendados. Alguns cuidados são necessários para o projeto:
• Os componentes que reduzem EMI devem ser colocados o mais próximo possível das fontes de ruído.
• Os componentes devem ser escolhidos de tal forma a casar sua impedância com a linha de condução em que eles forem colocados.
• O componente selecionado deve ser dimensionado apenas para reduzir nos níveis desejados os ruídos.
Conclusão
Os componentes indutivos ou magnéticos podem ajudar muito na redução dos problemas com a EMI. Porém, como existem diversos tipos com características que se adaptam à diferentes aplicações, é preciso saber escolher o tipo ideal Lembramos que a inclusão de novos componentes em um circuito implica não só no aumento de custos como também na necessidade de um espaço maior, o que nem sempre é algo que se permite num projeto. Os limites para a inclusão de novos projetos e o aumento de custos são sempre muito estreitos.
* Matéria originalmente publicada na revista Saber Eletrônica; Ano: 47; N° 457; Outubro - 2011
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